Ärzte Zeitung online, 09.09.2010

Leipziger Wissenschaftler präsentieren Bilder von weißem Hautkrebs in 3D

LEIPZIG (eb). Erstmals ist Leipziger Forschern nach akribischer Kleinarbeit die dreidimensionale Rekonstruktion des Basalzellkarzinoms gelungen - ein wichtiger Schritt für eine bessere Analyse des weißen Hautkrebses.

Leipziger Wissenschaftler präsentieren Bilder von weißem Hautkrebs in 3D

3D-Rekonstruktion eines knotigen Basalzellkarzinoms.

© TRM Leipzig / Patrick Scheibe

Ein Basalzellkarzinom ist ein weitverzweigtes und elastisches Gebilde. Der Tumor - auch als weißer Hautkrebs bezeichnet - kann von der Hautoberfläche bis in Knorpel und Knochen vordringen. Um dieses Ausbreiten und Wachsen besser zu verstehen, dafür sind spezifizierte Analyseverfahren erforderlich. Ein wesentlicher Schritt hierfür ist die dreidimensionale Visualisierung des Karzinoms. Diese gelang nun erstmalig am Translationszentrum für Regenerative Medizin Leipzig.

Auf den ersten Blick ist ein Basalzellkarzinom (BCC) nicht übermäßig erschreckend. Es gilt als semimaligne: Der Tumor kann zwar auch tiefe Strukturen wie Knorpel und Knochen infiltrieren und zerstören. Doch wird er frühzeitig operativ entfernt - dies gilt nach wie vor als Therapie der Wahl - fällt die Prognose gemeinhin gut aus.

Der Tumor tritt vor allem im Gesicht auf

Eine Problematik allerdings bringt der Hautkrebs mit sich: Zumeist treten die Tumoren im Gesicht, vor allem an Stirn, Wangen, Nase und Oberlippe, auf. Und so zeigt sich auf den zweiten Blick, dass ein chirurgischer Eingriff den Tumor zwar vollständig entfernen muss, zugleich aber Haut und Gewebe weitgehend schonen soll. Das ist ein Spagat, dem sich Dermatologen bei jährlich bis zu 240 000 Neuerkrankungen allein in Deutschland tagtäglich ausgesetzt sehen.

"Entscheidend ist, die Ränder des Tumors während der Op so zu erfassen, dass dieser vollständig entfernt ist", erläutert Dr. Tino Wetzig vom Universitätsklinikum Leipzig AöR. "Andernfalls besteht das Risiko, dass das Karzinom später nachwächst." Ziel muss also ein Verfahren sein, mit dem sich die Grenzen des Basalzellkarzinoms und damit die Grenzen des chirurgischen Eingriffs klar umreißen lassen.

200 Gewebsschnitte wurden angefertigt und gescannt

Dieses Anliegen hat den Oberarzt ans Translationszentrum für Regenerative Medizin (TRM) Leipzig geführt. Zu Patrick Scheibe. Der Informatiker arbeitet seit März 2007 in einer von drei Serviceeinheiten. Diese Core Units fungieren als zentrale Anlaufstelle für die Forschenden am TRM, unterstützen die Wissenschaft mit methodisch-technischen Leistungen etwa aus dem Bereich "Computergestützte Mikroskopie". Hier geht es um die Prüfung, die Auswertung und die Verbesserung medizinischer Bilddaten, wie es in einer Mitteilung des TRM heißt.

Am Schnittpunkt von Informatik und Medizin angesiedelt gehen aus dem Aufgabengebiet auch wissenschaftliche Publikationen hervor. Aktuell im Fachjournal "Experimental Dermatology", in dem Scheibe die erstmalige 3D-Rekonstruktion eines Basalzellkarzinoms publiziert (Experimental Dermatology 2010; 19 / 7: 689).

"Um zu klären, ob die Schnittränder frei von Krebszellen sind, wird das Gewebe entnommen, präpariert und unter dem Mikroskop untersucht", schildert Scheibe das derzeitige Vorgehen. Häufig muss dann nachgeschnitten werden, zum Teil mehrmals. Direkt präoperativ die Ausbreitung des Basalzellkarzinoms zu prüfen, das hingegen geht bislang nicht. Dafür fehlt zum einen ein 3D-Modell des Karzinoms, das zum Beispiel die Infiltrationstiefen und Richtungen der verschiedenen Tumorsubtypen statisch quantifiziert. Zum anderen bedarf es eines spezifizierten Analyseverfahrens, mit dem sich vor der Operation die Krebszellen in vivo erkennen ließen.

Am ersten Punkt nun haben Scheibe und seine Kollegen angesetzt: Erstmals erarbeiteten sie die wissenschaftlichen Prinzipien, die der dreidimensionalen Rekonstruktion des BCC zugrunde liegen. Bisher war vor allem ein 3D-Verfahren für den Gebärmutterhalskrebs bekannt. Hinter der Entwicklung des neuen Verfahrens steckt eine akribische Detailarbeit, für die zuerst 200 Gewebsschnitte angefertigt, präpariert und gescannt wurden. Die einzelnen Scans wurden dann so verschoben und gedreht, dass sie über den Achsenmittelpunkt zu einem kompakten Bildblock gelegt werden konnten.

Über einen Segmentierungsalgorithmus, der die unterschiedlichen Gewebearten mittels des Farbraumes der Bilder klassifiziert, ließen sich nunmehr der Hintergrund, das Umgebungsgewebe und der Tumor erkennen. Im Ergebnis konnte der Basalzelltumor bis in seine feinsten Verästelungen und kleinsten Ausbuchtungen identifiziert werden.

Basis für die Analyse des Krebswachstums

Scheibe vergleicht das Prozedere mit einem gefüllten Brot. "Es geht darum, den Kern herauszuschälen, ihn über die drei Dimensionen Breite, Länge, Tiefe räumlich sichtbar zu machen, ohne dass wir eine Krume Brot zuviel oder einen Krümel Füllung zu wenig abbilden." Dabei ist die erstmals erfolgte dreidimensionale Rekonstruktion des Basalzellkarzinoms der erste Schritt der wissenschaftlichen Arbeit.

Wichtiger jedoch ist, dass die 3D-Rekonstruktion genau die Datensätze liefert, die die Grundlage bilden für eine umfassende morphologische Analyse des Tumorwachstums. Auf diesem Weg lässt sich letztlich ein tieferes Verständnis von den Charakteristika und für die Behandlung des weißen Hautkrebses erlangen.

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